(57)【要約】【課題】現像剤収納部から現像部に適切なトナー濃度と帯電量を持った現像剤を現像に必要な量だけ連続的に安定供給することができる現像装置を提供する。【解決手段】現像部と、現像剤収納部４０と、現像剤収納部の下方に設けられ現像剤収納部の現像剤を排出するロータリフィーダ５０と、ロータリフィーダから排出された現像剤を空気を利用して現像部に移送する現像剤循環手段を備えた現像装置において、ロータリフィーダ５０は、ステータ５５と、ステータの上部側に設けられ現像剤収納部からの現像剤が流入する流入孔５６と、ステータの下部側に設けられ現像剤が排出される排出孔５７と、ステータの空間内に配置され軸部から放射状に延びる複数の羽根を有する回転自在に軸支されたロータ５１を備え、ロータリフィーダの流入孔と排出孔の少なくとも一方は、ロータの回転軸から引いた鉛直方向の中心線に対してずらした位置に設ける構成とした。【選択図】図３
2010282040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体上の潜像を現像剤で現像する現像部と、前記現像部の外部に設けられ現像剤の一部を収容する現像剤収納部と、前記現像剤収納部の下方に設けられ該現像剤収納部の現像剤を排出するロータリフィーダと、前記ロータリフィーダから排出された現像剤を空気を利用して前記現像部に移送する現像剤循環手段とを備えた現像装置において、
前記ロータリフィーダは、内部に円筒状の空間を有するステータと、該ステータの上部側に設けられ前記現像剤収納部からの現像剤が流入する流入孔と、前記ステータの下部側に設けられ現像剤が排出される排出孔と、前記ステータの空間内に配置され軸部から放射状に延びる複数の羽根を有する回転自在に軸支されたロータを備え、前記ロータリフィーダの流入孔と排出孔の少なくとも一方は、前記ロータの回転軸から引いた鉛直方向の中心線に対してずらした位置に設けることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
潜像担持体上の潜像を現像剤で現像する現像部と、前記現像部の外部に設けられ現像剤の一部を収容する現像剤収納部と、前記現像剤収納部の下方に設けられ該現像剤収納部の現像剤を排出するロータリフィーダと、前記ロータリフィーダから排出された現像剤を空気を利用して前記現像部に移送する現像剤循環手段とを備えた現像装置において、
前記ロータリフィーダは、内部に円筒状の空間を有するステータと、該ステータの上部側に設けられ前記現像剤収納部からの現像剤が流入する流入孔と、前記ステータの下部側に設けられ現像剤が排出される排出孔と、前記ステータの空間内に配置され軸部から放射状に延びる複数の羽根を有する回転自在に軸支されたロータを備え、前記ロータリフィーダの排出孔の中心点を、前記ロータの回転軸から引いた鉛直方向の中心線に対して該ロータの回転方向上流側にシフトさせた位置に設けることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
潜像担持体上の潜像を現像剤で現像する現像部と、前記現像部の外部に設けられ現像剤の一部を収容する現像剤収納部と、前記現像剤収納部の下方に設けられ該現像剤収納部の現像剤を排出するロータリフィーダと、前記ロータリフィーダから排出された現像剤を空気を利用して前記現像部に移送する現像剤循環手段とを備えた現像装置において、
前記ロータリフィーダは、内部に円筒状の空間を有するステータと、該ステータの上部側に設けられ前記現像剤収納部からの現像剤が流入する流入孔と、前記ステータの下部側に設けられ現像剤が排出される排出孔と、前記ステータの空間内に配置され軸部から放射状に延びる複数の羽根を有する回転自在に軸支されたロータを備え、前記ロータリフィーダの流入孔の中心点を、前記ロータの回転軸から引いた鉛直方向の中心線に対して該ロータの回転方向下流側にシフトさせた位置に設けることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
潜像担持体上の潜像を現像剤で現像する現像部と、前記現像部の外部に設けられ現像剤の一部を収容する現像剤収納部と、前記現像剤収納部の下方に設けられ該現像剤収納部の現像剤を排出するロータリフィーダと、前記ロータリフィーダから排出された現像剤を空気を利用して前記現像部に移送する現像剤循環手段とを備えた現像装置において、
前記ロータリフィーダは、内部に円筒状の空間を有するステータと、該ステータの上部側に設けられ前記現像剤収納部からの現像剤が流入する流入孔と、前記ステータの下部側に設けられ現像剤が排出される排出孔と、前記ステータの空間内に配置され軸部から放射状に延びる複数の羽根を有する回転自在に軸支されたロータを備え、前記ロータリフィーダの流入孔の中心点を、前記ロータの回転軸から引いた鉛直方向の中心線に対して該ロータの回転方向下流側にシフトさせた位置に設け、かつ排出孔の中心点を、前記ロータの鉛直方向の中心線に対して該ロータの回転方向上流側にシフトさせた位置に設けることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の現像装置において、
前記排出孔は、前記ロータの鉛直方向の頂上点を０度とし、該ロータの回転方向をプラスとすると、９０〜１８０度の間にあることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つに記載の現像装置において、
前記排出孔の幅Ｗ１（ステータ開口部の弦の長さ）は、以下の式を満たすことを特徴とする現像装置。
Ｗ１＞Ｖ／ｔ
Ｖ：ロータ先端の周速（ｍ／ｓ）
ｔ：ロータの軸近傍の現像剤が、自由落下でロータ外に到達するまでの時間（ｓ）
ｔ＝√（２（Ｒ・ｒ）／ｇ）
Ｒ：ロータの半径（ｍ）
ｒ：ロータの軸半径（ｍ）
ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ^２）
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の現像装置において、
前記ロータの羽根の先端側の一部が、該ロータの回転方向に対して逆方向に傾斜を持つことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像して可視化する現像手段を備えた画像形成装置であって、
前記現像手段として請求項１〜７のいずれか一つに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いた現像装置と、その現像装置を備えた複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、感光体等の潜像担持体上に形成した静電潜像を現像するための現像装置を備えており、この現像装置は、例えばトナーとキャリアから成る二成分現像剤を用いて、潜像担持体上の静電潜像を現像剤のトナーで現像して可視化する装置である。
このような二成分現像剤を用いた現像装置では、現像領域で現像処理を終了してトナーが消費された現像剤は回収され、トナーホッパーやトナーカトリッジ等から補給されるトナーと混合、撹拌され、再び現像に供される。また、このような構成の現像装置に用いられる現像剤は、安定したトナー画像を得るために、一定のトナー濃度と帯電量を維持する必要がある。トナー濃度は現像で消費したトナーと補給トナー量により調整され、帯電量はキャリアとトナーとの混合時の摩擦帯電により付与される。そして現像装置は、トナーとキャリアから成る二成分現像剤の撹拌を充分に行い、トナー濃度分布を均一化するとともに、トナーに帯電を付与し、トナー画像の安定化を行っている。
【０００３】
一般的な現像装置では、補給されたトナーが現像剤担持体である現像ローラに汲み上げられるまでの僅かな時間の間に、２本の現像剤混合攪拌部材（例えばスクリュ）の回転による撹拌効果を利用してトナーの分散及び帯電を行っているため、特にトナーの収支が多い場合には補給されたトナーが十分に分散することなく現像ローラに汲み上げられてしまい、地汚れやトナー飛散が発生してしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するために、現像部から離れた位置に別途撹拌部を設けると共に、現像部と撹拌部とを現像剤循環手段によって接続し、撹拌部で現像剤の状態に応じた撹拌を行うことでトナー濃度及び帯電量を適切に調整した後に、現像剤を現像部に供給する現像装置が提案されている（例えば、特許文献１（特許第３７３４０９６号公報）、特許文献２（特許第３３４９２８６号公報）及び特許文献３（特開平１１−１４３１９６号公報））。
また、本発明者らは先に、上記と同様の構成で、より撹拌性能の優れた撹拌システムを用いた現像装置を提案している（特許文献４（特開２００７−１９３３０１号公報）、特許文献５（特開２００８−２９９２１７号公報）、特許文献６（特開２００８−３５６１号公報））。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１〜６に記載されているような、空気（エア）を利用して現像剤を循環させる現像装置においては以下のような課題がある。
現像剤を空気を利用して管内を連続的に搬送する場合、現像装置の主な構成は、現像部、現像剤収納部、現像剤供給部、現像剤循環手段（輸送管、空気供給源）である。この構成では空気の圧力（正圧）と流速とを利用して現像剤を搬送するため、空気搬送元と搬送先（大気圧）との間には差圧が発生する。また、この現像装置は、現像部に送られた現像剤が、現像部から現像剤収納部に回収され、再び搬送される（循環している）ため、現像剤収納部も大気圧である。
従って、現像剤を現像部へ搬送するためには、現像剤供給部と現像剤収納部をシールし、空気供給源の空気が現像剤収容部に洩れないようにする必要がある。空気が洩れると、現像剤を搬送するための圧力が低下して搬送量が十分確保できない。また、空気が現像剤収納部に逆流する（現像剤収容部に圧力がかかる）と、現像剤収容部から現像剤供給部に入る現像剤が逆流する空気によって妨げられ、排出量の低下や、ばらつきが発生する。また、現像剤収納部が流入する空気によって内圧が上昇し、現像部から回収する現像剤の流入を妨げる恐れもある。
【０００６】
現像剤供給部を構成する供給装置として一般的に用いられるものに、ロータリフィーダがある。ロータリフィーダは、回転する複数の羽根を持ったロータと、ロータを覆うステータからなり、定量性、制御性に優れた機構であるが、シール性が不足すると上述した空気の逆流が発生する。シール性を確保する方法として、ロータの羽根を弾性体としてステータとの間で食い込みを持たせる方法があるが、経時の劣化（ロータ及びステータの削れ等）が顕著となり実用的ではない。特に、現像剤を構成するキャリアは鉄やフェライトであるため、硬度が高いことからこの方法により耐久性を得ることは困難である。
【０００７】
そこで、この課題を解決する方法として本発明者らは、特許文献５において、ロータととステータの間の隙間（クリアランス）を適正化することで空気の逆流を防止する方法を提案している。しかし、この方法ではロータとステータの加工精度が要求され、コスト高となる。
【０００８】
また、本発明者らは先に、ロータリフィーダのシール性を向上させる手段として、故意に現像剤の一部を排出しないで、ロータとステータのクリアランス部に現像剤を滞留させる方法を提案している（特願２００７−２７２９４４）。しかし、この方法では、現像剤の一部を排出しないため、ロータリフィーダの容積効率が低下するという課題（副作用）がある。
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、空気供給源からの空気がロータリフィーダを介して現像剤収容部へ進入する進入量を大幅に低減すると共に、確実にロータリフィーダ内部の現像剤を排出でき（容積効率を向上）、現像剤収容部から現像部に適切なトナー濃度と帯電量を持った現像剤を現像に必要な量だけ連続的に安定供給することができる現像装置を提供することを目的とし、さらには、その現像装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第１の解決手段は、潜像担持体上の潜像を現像剤で現像する現像部と、前記現像部の外部に設けられ現像剤の一部を収容する現像剤収納部と、前記現像剤収納部の下方に設けられ該現像剤収納部の現像剤を排出するロータリフィーダと、前記ロータリフィーダから排出された現像剤を空気を利用して前記現像部に移送する現像剤循環手段とを備えた現像装置において、前記ロータリフィーダは、内部に円筒状の空間を有するステータと、該ステータの上部側に設けられ前記現像剤収納部からの現像剤が流入する流入孔（開口部）と、前記ステータの下部側に設けられ現像剤が排出される排出孔（開口部）と、前記ステータの空間内に配置され軸部から放射状に延びる複数の羽根を有する回転自在に軸支されたロータを備え、前記ロータリフィーダの流入孔と排出孔の少なくとも一方は、前記ロータの回転軸から引いた鉛直方向の中心線に対してずらした位置に設けることを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
本発明の第２の解決手段は、潜像担持体上の潜像を現像剤で現像する現像部と、前記現像部の外部に設けられ現像剤の一部を収容する現像剤収納部と、前記現像剤収納部の下方に設けられ該現像剤収納部の現像剤を排出するロータリフィーダと、前記ロータリフィーダから排出された現像剤を空気を利用して前記現像部に移送する現像剤循環手段とを備えた現像装置において、前記ロータリフィーダは、内部に円筒状の空間を有するステータと、該ステータの上部側に設けられ前記現像剤収納部からの現像剤が流入する流入孔（開口部）と、前記ステータの下部側に設けられ現像剤が排出される排出孔（開口部）と、前記ステータの空間内に配置され軸部から放射状に延びる複数の羽根を有する回転自在に軸支されたロータを備え、前記ロータリフィーダの排出孔の中心点を、前記ロータの回転軸から引いた鉛直方向の中心線に対して該ロータの回転方向上流側にシフトさせた位置に設けることを特徴とする（請求項２）。
【００１２】
本発明の第３の解決手段は、潜像担持体上の潜像を現像剤で現像する現像部と、前記現像部の外部に設けられ現像剤の一部を収容する現像剤収納部と、前記現像剤収納部の下方に設けられ該現像剤収納部の現像剤を排出するロータリフィーダと、前記ロータリフィーダから排出された現像剤を空気を利用して前記現像部に移送する現像剤循環手段とを備えた現像装置において、前記ロータリフィーダは、内部に円筒状の空間を有するステータと、該ステータの上部側に設けられ前記現像剤収納部からの現像剤が流入する流入孔（開口部）と、前記ステータの下部側に設けられ現像剤が排出される排出孔（開口部）と、前記ステータの空間内に配置され軸部から放射状に延びる複数の羽根を有する回転自在に軸支されたロータを備え、前記ロータリフィーダの流入孔の中心点を、前記ロータの回転軸から引いた鉛直方向の中心線に対して該ロータの回転方向下流側にシフトさせた位置に設けることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第４の解決手段は、潜像担持体上の潜像を現像剤で現像する現像部と、前記現像部の外部に設けられ現像剤の一部を収容する現像剤収納部と、前記現像剤収納部の下方に設けられ該現像剤収納部の現像剤を排出するロータリフィーダと、前記ロータリフィーダから排出された現像剤を空気を利用して前記現像部に移送する現像剤循環手段とを備えた現像装置において、前記ロータリフィーダは、内部に円筒状の空間を有するステータと、該ステータの上部側に設けられ前記現像剤収納部からの現像剤が流入する流入孔（開口部）と、前記ステータの下部側に設けられ現像剤が排出される排出孔（開口部）と、前記ステータの空間内に配置され軸部から放射状に延びる複数の羽根を有する回転自在に軸支されたロータを備え、前記ロータリフィーダの流入孔の中心点を、前記ロータの回転軸から引いた鉛直方向の中心線に対して該ロータの回転方向下流側にシフトさせた位置に設け、かつ排出孔の中心点を、前記ロータの鉛直方向の中心線に対して該ロータの回転方向上流側にシフトさせた位置に設けることを特徴とする（請求項４）。
【００１４】
本発明の第５の解決手段は、第１〜４の解決手段のいずれか一つに記載の現像装置において、前記排出孔は、前記ロータの鉛直方向の頂上点を０度とし、該ロータの回転方向をプラスとすると、９０〜１８０度の間にあることを特徴とする（請求項５）。
【００１５】
本発明の第６の解決手段は、第１〜５の解決手段のいずれか一つに記載の現像装置において、前記排出孔の幅Ｗ１（ステータ開口部の弦の長さ）は、以下の式を満たすことを特徴とする。
Ｗ１＞Ｖ／ｔ
Ｖ：ロータ先端の周速（ｍ／ｓ）
ｔ：ロータの軸近傍の現像剤が、自由落下でロータ外に到達するまでの時間（ｓ）
ｔ＝√（２（Ｒ・ｒ）／ｇ）
Ｒ：ロータの半径（ｍ）
ｒ：ロータの軸半径（ｍ）
ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ^２）
【００１６】
本発明の第７の解決手段は、第１〜６の解決手段のいずれか一つに記載の現像装置において、前記ロータの羽根の先端側の一部が、該ロータの回転方向に対して逆方向に傾斜を持つことを特徴とする（請求項７）。
【００１７】
本発明の第８の解決手段は、潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像して可視化する現像手段を備えた画像形成装置であって、前記現像手段として第１〜７の解決手段のいずれか一つに記載の現像装置を備えたことを特徴とする（請求項８）。
【発明の効果】
【００１８】
第１、第２の解決手段の現像装置では、少なくともロータリフィーダの排出孔の中心点を、ロータの回転軸から引いた鉛直方向の中心線に対して該ロータの回転方向上流側にずらした（シフトさせた）位置に設けるので、上部の現像剤収納部からステータの流入孔を通って流入し、ロータ内に充填された現像剤がステータ下部側の排出孔（開口部）から排出される際に、排出孔を通過するロータの羽根の角度が、ロータの頂上点（ロータの回転軸から引いた鉛直方向の中心線の上側）を０度として、常に１８０度（垂直）以上にならないため、排出孔（開口部）の中心点が上記中心線の中心にあるより、現像剤の落下が早くなり、ロータ内に充填された現像剤の殆どを排出孔から排出することができる。
また、ロータの羽根が排出孔から流入孔に戻る区間では、ロータ内には現像剤がないため、空気がロータとステータのクリアランス部（ロータの羽根がステータと接触している個所）から逃げ易いが、排出孔の中心点がロータの回転軸から引いた鉛直方向の中心線に対して該ロータの回転方向上流側にあると、排出孔から流入孔に至る区間では、このクリアランス部の数が増えるため、空気が漏れにくくなり、現像剤循環手段の空気供給源からの空気を有効に利用できるようになる。
【００１９】
第１、第３の解決手段の現像装置では、少なくともロータリフィーダの流入孔の中心点を、ロータの回転軸から引いた鉛直方向の中心線に対して該ロータの回転方向下流側にずらした（シフトさせた）位置に設けるので、現像剤収納部からロータリフィーダのロータ内への現像剤の流入がし易くなる。また、第２の解決手段と同様に、流入孔の中心点がロータの回転軸から引いた鉛直方向の中心線に対して該ロータの回転方向下流側にあると、排出孔から流入孔に至る区間では、クリアランス部（ロータの羽根がステータと接触している個所）の数が増えるため、空気が漏れにくくなり、現像剤循環手段の空気供給源からの空気を有効に利用できるようになる。
【００２０】
第１、第４の解決手段の現像装置では、ロータリフィーダの流入孔の中心点を、ロータの回転軸から引いた鉛直方向の中心線に対して該ロータの回転方向下流側にシフトさせた位置に設け、かつ排出孔の中心点を、ロータの回転軸から引いた鉛直方向の中心線に対して該ロータの回転方向上流側にシフトさせた位置に設けるので、第２、第３の解決手段の効果をさらに向上することができる。
【００２１】
第５の解決手段の現像装置では、第１〜第４の解決手段の何れかの効果に加え、排出孔は、ロータの鉛直方向の頂上点（ロータの回転軸から引いた鉛直方向の中心線の上側）を０度とし、該ロータの回転方向をプラスとすると、９０〜１８０度の間にあるので、ロータの羽根の回転により、現像剤が下向き〜水平方向の力を受けるため、現像剤が排出孔から排出される時間を短縮することができる。
【００２２】
第６の解決手段の現像装置では、第１〜第５の解決手段の何れかの効果に加え、排出孔の幅Ｗ１（ステータ開口部の弦の長さ）は、式：
Ｗ１＞Ｖ／ｔ
Ｖ：ロータ先端の周速（ｍ／ｓ）
ｔ：ロータの軸近傍の現像剤が、自由落下でロータ外に到達するまでの時間（ｓ）
ｔ＝√（２（Ｒ・ｒ）／ｇ）
Ｒ：ロータの半径（ｍ）
ｒ：ロータの軸半径（ｍ）
ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ^２）
を満たすことを特徴とするので、ロータ内に充填されている現像剤が、排出孔から全て落下し終えるまで開口しているため、現像剤を確実に排出することができる。
【００２３】
第７の解決手段の現像装置では、第１〜第６の解決手段の何れかの効果に加え、ロータの羽根の先端側の一部が、該ロータの回転方向に対して逆方向に傾斜を持つことにより、積極的に、現像剤を排出孔に向かう方向（下向き）に、羽根の力を加えることができる
【００２４】
第８の解決手段の画像形成装置では、現像手段として第１〜７の解決手段のいずれか一つに記載の現像装置を備えたことにより、現像剤の循環、混合、攪拌、帯電の安定化が図れるため、画質や画像濃度の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例を示す現像装置の概略斜視図である。
【図２】図１に示す現像装置の現像部（現像器）の概略断面図である。
【図３】図１に示す現像装置の現像剤収容部、ロータリフィーダ、現像剤循環手段のの概略を示す概略構成図である。
【図４】従来のロータリフィーダ内での現像剤の挙動を説明するための概略断面図である。
【図５】従来のロータリフィーダ内での現像剤の挙動を説明するための概略断面図である。
【図６】従来のロータリフィーダの概略断面図である。
【図７】本発明のロータリフィーダの一例を示す概略断面図である。
【図８】図７に示すロータリフィーダのロータの寸法の一例を示す概略断面図である。
【図９】本発明のロータリフィーダの別の例を示す概略断面図である。
【図１０】ロータリフィーダのロータの一例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態について、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００２７】
［現像装置の実施例］
図１は本発明の一実施例を示す現像装置の概略斜視図、図２は図１に示す現像装置の現像部（現像器）の概略断面図、図３は図１に示す現像装置の現像剤収容部、ロータリフィーダ、現像剤循環手段の概略を示す概略構成図である。
図１、図２に示すように、現像装置３の現像部１０は、現像器を構成するケーシング１５を有しており、ケーシング１５の内部には螺旋状のフィンを有する２つの搬送スクリュ１１，１２と、現像ローラ１３とが回転自在に設けられている。現像ローラ１３は、回転する円筒状の現像スリーブと、その現像スリーブの内部に固定配置された複数の磁石（または複数の磁極が着磁されたマグネットローラ）で構成されている。
現像装置３のケーシング１５の内部にはトナーとキャリアからなる２成分現像剤が収納されており、この現像剤は搬送スクリュ１１の回転により図２の手前側から奥側に向けて搬送され、この一部が現像ローラ１３の内部に設けられた図示しない磁石によって現像ローラ１３の表面に吸い上げられて吸着する。現像ローラ１３の表面に吸着した現像剤はドクタブレード１４によってその層厚が均一となるようにならされた後、潜像担持体である感光体ドラム２に接することで感光体ドラム２上に形成された静電潜像を顕像化する。
【００２８】
現像後の現像剤は、搬送スクリュ１２の端部に設けられた図示しない孔から循環路３０を経由して現像剤収納部４０の現像剤流入口４３に搬送される。搬送スクリュ１２の現像剤搬送方向最下流位置には図示しないトナー濃度検知手段が配設されており、このトナー濃度検知手段からの検知信号に基づいてトナーカートリッジ２０からトナー補給が行われる。トナーカートリッジ２０からのトナー補給は、モータ２１によってトナー補給路２２内に設けられた図示しない搬送部材（コイル、軸無しスクリュ等）を回転させることにより行われる。トナー補給は現像剤循環経路内において現像剤収納部４０の直前の位置で行われ、現像剤収納部４０では現像後の現像剤と補給されたトナーとが混合され、適切なトナー濃度及び帯電量を有する現像剤が形成される。
【００２９】
図２、図３に示すように、現像剤収納部４０内の現像剤は、現像剤収納部４０の下部に配設された排出口と連通するロータリフィーダ５０の流入孔（ステータ５５の円筒状空間に連通する上部側の開口部）５６を経由してロータリフィーダ５０内に運ばれる。ロータリフィーダ５０内に運ばれた現像剤は、ロータリフィーダ５０を構成するステータ５５内に設けられたロータ５１がモータ５３で回転されることにより下方へと運ばれ、ステータ５５の排出孔（ステータ５５の円筒状空間に連通する下部側の開口部）５７から継手管路５２に排出される。この継手管路５２の一方側には、空気供給源であるエアポンプ６０が空気供給路３１を介して連結されており、継手管路５２の他方側には、現像部１０への循環路となる輸送管３２が連結されている。すなわち現像剤循環手段としては、空気供給源にエアポンプ６０が用いられており、エアポンプ６０と継手管路５２が空気供給路３１で連結され、ロータリフィーダ５０のステータ５５の排出孔５７から継手管路５２に落下した現像剤が、エアポンプ６０から供給された空気により循環路となる輸送管３２内を現像部（現像器）１０に移送され、再び現像部（現像器）１０のケーシング１５内に供給される。
【００３０】
次に現像剤収容部４０とロータリフィーダ５０についてより詳細に説明する。図３はロータリフィーダ５０のロータ５１の回転軸に対して垂直な平面で切断したときの現像剤収容部、ロータリフィーダ、現像剤循環手段の概略を示す断面図であり、図３に示すように、現像剤収容部４０内には、攪拌スクリュ４１と、撹拌羽根４２がある。撹拌羽根４２はモータ４５により回転する板状の部材で、図のように、複数の格子状の空間が設けられている。そして攪拌羽根４２の回転により、この格子状の空間の中を現像剤が通過することにより、現像剤が撹拌され、補給されたトナーが現像剤中に分散される。攪拌スクリュ４１は現像剤を上方に動かす向きに回転し、攪拌羽根４２と同じくモータ４５が駆動源である。この攪拌スクリュ４１によって、中心付近の現像剤が上方に持ち上げられ、攪拌羽根４２の回転により、攪拌スクリュ４１の下部に現像剤が入り込む。このように現像剤が、攪拌羽根４２によりせん断されつつ、全体は対流運動を行うことにより、より素早くトナーが現像剤中に分散する仕組みである。このようにして現像剤収容部４０で撹拌された現像剤は、ステータ５５の流入孔５６を通りロータリフィーダ５０内に入る。
【００３１】
ロータリフィーダ５０は、内部に円筒状の空間を有するステータ５５と、該ステータの上部側に設けられた開口部であり現像剤収納部４０からの現像剤が流入する流入孔５６と、ステータ５５の下部側に設けられた開口部であり現像剤が排出される排出孔５７と、ステータ５５の空間内に配置され図１０に示すように軸部（回転軸）５１ａから放射状に延びる複数の羽根５１ｂを有する回転自在に軸支されたロータ５１を備えている。このロータリフィーダ５０のロータ５１は、図１に示すように、回転軸５１ａをステータ５５の側壁に回転自在に軸支され、その回転軸の一方側がモータ５３と連結されて、図３中ではモータ５３によって回転軸を中心に時計回りに回転される。また、図３においては、ロータリフィーダ５０の流入孔５６と排出孔５７の開口部の中心点は、ロータ５１の回転軸から引いた鉛直方向の中心線ｃに対してロータ５１の回転方向上流側または下流側にずらした（シフトさせた）位置に設けられている。すなわち、図３の例では、ロータリフィーダ５０の流入孔５６の開口部の中心点は、ロータ５１の回転軸から引いた鉛直方向の中心線ｃに対して該ロータ５１の回転方向下流側にずらした（シフトさせた）位置に設け、かつ排出孔５７の開口部の中心点は、ロータ５１の回転軸から引いた鉛直方向の中心線ｃに対して該ロータ５１の回転方向上流側にずらした（シフトさせた）位置に設けている。
【００３２】
次に本発明の特徴であるロータリフィーダ５０についてより詳しく説明する。
図４は、比較のために例示する従来のロータリフィーダ内での現像剤の挙動を説明するための概略断面図（ロータ５１の回転軸に対して垂直な平面で切断した断面図）である。図４に示すように、ステータ５５の上部側に設けられた開口部（図中の上側の破線で囲んだ部分）である流入孔５６と、ステータ５５の下部側に設けられた開口部（図中の下側の破線で囲んだ部分）である排出孔５７が共にロータ５１の回転軸から引いた鉛直方向の中心線の中心部にある場合、現像剤の循環中は図４のように、流入孔５６から排出孔５７までは現像剤が充填されており、排出孔５７の下流側から流入孔５６までは現像剤は存在しない。しかし、この場合には、「発明の解決しようとする課題」で述べたとおり、ロータ５１の羽根とステータ５５の間には、わずかな隙間があるため、エアポンプ６０からの空気（エア）の一部がこの隙間を通り現像剤収納部４０に流れてしまう。このとき図中右側の現像剤が充填されている側は、隙間に現像剤が存在するため比較的シール性が高くなっているが、左側の方は、現像剤がないためエアが通過しやすくなる。
【００３３】
このエアの漏れを防止するためには、ロータ５１の羽根とステータ５５の間の隙間（クリアランス）をできるだけ小さくすることが良いが、寸法精度を考慮すると限界がある。また、この方法では、ロータとステータの加工精度が要求され、コスト高となる。
また、別の方法としては、ロータ５１の羽根の枚数を増やすことが考えられ、ロータ５１の羽根の枚数を増やすことで、羽根とステータ５５の近接部が増えるため、空気抵抗が増し、漏れを低減（シール性を高く）することができる。しかし、ロータ５１の羽根の枚数を増やすと、羽根の厚みの分、ロータ５１内の現像剤の充填量が減ってしまい、同じ量の現像剤を搬送するためには、ロータ５１の外径を大きくする必要があり、ロータリフィーダ５０が大型化するという問題がある。
【００３４】
また、「発明の解決しようとする課題」で述べたように、本発明者らは、ロータリフィーダ５０のシール性を向上させる手段として、図５に示すように、故意に現像剤の一部を排出しないで、ロータ５１とステータ５５のクリアランス部に現像剤を滞留させる方法を提案している。しかし、この方法では、現像剤の一部を排出しないため、ロータリフィーダ５０の容積効率が低下するという課題（副作用）がある。
【００３５】
そこで本発明では、ロータ５１の羽根の枚数を増やすことなく、羽根を増やすのと同様な効果が得られるようにするため、ロータリフィーダ５０の流入孔５６と排出孔５７の少なくとも一方は、ロータ５１の回転軸から引いた鉛直方向の中心線に対してずらした位置に設けている。例えば図３の実施例では、ロータリフィーダ５０の流入孔５６の開口部の中心点は、ロータ５１の回転軸から引いた鉛直方向の中心線ｃに対して該ロータ５１の回転方向下流側にシフトさせた位置に設け、かつ排出孔５７の開口部の中心点は、ロータ５１の回転軸から引いた鉛直方向の中心線ｃに対して該ロータ５１の回転方向上流側にシフトさせた位置に設けている。
【００３６】
図３の実施例では羽根の枚数は８枚であり、回転中、現像剤が充填されていない部位（図の左側）のロータ５１とステータ５５の近接部の数は、図４のような従来構成の場合は３もしくは４箇所となる。そこで本発明では、図３に示すように、ロータ５１の回転軸から引いた鉛直方向の中心線ｃに対して排出孔５７及び流入孔５６の開口部の中心点を右側にシフトさせた。これによりエアが漏れ易い左側の近接部の数が４もしくは５カ所と増えることになり、ロータリフィーダ５０の現像剤の排出側から流入側へのエアの漏れが低減される。このため、空気が現像剤収容部側へ漏れにくくなり、現像剤循環手段の空気供給源（エアポンプ）６０からの空気を有効に利用できるようになる。
【００３７】
次にロータリフィーダ５０の排出孔５７をロータ５１の回転方向上流側にずらす効果について、図６、図７を参照して詳しく説明する。
図６は従来のロータリフィーダ５０の概略断面図（ロータ５１の回転軸に対して垂直な平面で切断した断面図）であり、ロータ５１の回転軸から引いた鉛直方向の中心線ｃに対して、排出孔５７の開口部（図中の下側の破線で囲んだ部分）の中心点が一致している場合の例である。すなわち、図６では、ロータ５１の回転軸に対して垂直な平面で切断したときに、ロータ５１の回転軸から引いた鉛直方向の中心線ｃに対して、排出孔５７の開口部の中心点（開口の両端部ａ２，ｂ２間の中心点）が一致している。
これに対して、図７は本発明のロータリフィーダ５０の概略断面図（ロータ５１の回転軸に対して垂直な平面で切断した断面図）であり、ロータ５１の回転軸から引いた鉛直方向の中心線ｃに対して、排出孔５７の開口部（図中の下側の破線で囲んだ部分）の中心点をロータ５１の回転方向（図中矢印で示す時計回り方向）の上流側にシフトさせた位置に設けた例である。すなわち、図７では、ロータ５１の回転軸に対して垂直な平面で切断したときに、ロータ５１の回転軸から引いた鉛直方向の中心線ｃに対して、排出孔５７の開口部の中心点（開口の両端部ａ１，ｂ１間の中心点）をロータ５１の回転方向（図中矢印で示す時計回り方向）の上流側にずらした位置に設けている。
また、図７では、排出孔５７の開口の両端部ａ１，ｂ１はロータ５１の回転軸から引いた鉛直方向の中心線ｃより、ロータ５１の回転方向上流側に収まっており、排出孔５７は、ロータ５１の鉛直方向の頂上点（ロータの回転軸から引いた鉛直方向の中心線ｃの上側）を０度とし、該ロータ５１の回転方向をプラスとすると、９０〜１８０度の間にある。
なお、図６、図７の排出孔５７の開口部の幅Ｗ２、Ｗ１は等しい。また、両図ともロータ５１が時計回りに回転し、現像剤が搬送されているときの或る時点を示しており（現像剤は図示を省略）、ロータ５１の一つの羽根５１１が排出孔５７の開口部の始点側端部ａ１、ａ２に到達した時である。
【００３８】
次にロータ５１がさらに回転すると、羽根５１０と５１１の間に充填された現像剤が排出孔５７の開口部に自由落下するが、このとき現像剤は羽根の回転力により、接線方向の力を受ける。ここで図６の場合は羽根５１１が鉛直方向の中心線ｃを通過した以降は、図５に示すように現像剤が水平〜上向きの力を受ける。一方、図７では、ロータ５１の鉛直方向の中心線ｃの位置（１８０°）は排出孔５７の開口部の終点側端部＝ｂ１の位置であるため、この位置での羽根は垂直下向きであり、現像剤が水平方向〜上向きの力を受けることがない。このため、図６、図７の排出孔５７の開口部の幅Ｗ１、Ｗ２は等しいので、羽根５１１が開口部を通過する時間は図６、図７共に等しいが、図７の排出孔５７の位置の方が、現像剤が排出孔５７に落下し易くなり、現像剤の排出が効率よく行われる。
【００３９】
なお、図６で、羽根５１１が排出孔５７の開口部の中心点に到達したときに、すべての現像剤が排出されていれば良いが、まだロータ内に現像剤が残っていると、現像剤は羽根５１１の回転による力を受け、落下が妨げられるため、羽根５１１が排出孔５７の開口部の終点側端部ｂ２に到達した時点で排出しきれない恐れがある（図５の状態）。このため図５に示すように現像剤が排出しきらず、排出孔５７から流入孔５６に至る区間で現像剤が残ってしまう。これに対して、図７に示すように、ロータ５１の羽根５１１が９０°〜１８０°の間の位置にある場合は、羽根５１１の力は、下向き〜水平方向であるため、自由落下を補助することになる。したがって、図７の構成では、図６の構成に対して、現像剤が速やかに排出され易い。すなわち排出孔５７の開口幅が同じであれば、図７の排出孔５７の位置の方が現像剤がすべて排出されるまでの時間が短いため、図７の構成では、図６の構成に比べ、確実に現像剤を排出することができる。また、排出される時間が短くて済むと、開口幅を狭くできるメリットがある。
【００４０】
さらに図９に示す構成例のように、ロータ５１の羽根の先端側の一部が、該ロータの回転方向に対して逆方向に傾斜を持つ形状とするとよい。すなわち、図９に示すように、ロータ５１の羽根の先端側の形状を、ロータ５１の回転方向と逆方向に傾斜を持たせた形状にすると、図中に矢印で示すように、より下向きの方向に現像剤を押す力がかかるため、現像剤がさらに落ち易くなり、より確実に排出孔５７から現像剤を排出することができる。
【００４１】
なお、図６の従来の構成例の場合でも、当然開口幅Ｗ２を広くすれば、現像剤を出し切ることはできるが、開口幅Ｗ２を大きくすると、前述したロータ５１とステータ５５の近接部の数が減ってしまい、シール効果が減少し、現像剤収容部へのエアの漏れ量も多くなる。
【００４２】
また、図７の本発明の構成例の場合、排出孔５７の開口幅Ｗ１を狭くするとシールの効果はより高くなるが、狭すぎると現像剤が排出されない。
そこで、排出孔５７の開口幅Ｗ１は、以下の式を満たす条件に設定すると良い。
Ｗ１＞Ｖ／ｔ
Ｖ：ロータ先端の周速（ｍ／ｓ）
ｔ：ロータの軸近傍の現像剤が、自由落下でロータ外に到達するまでの時間（ｓ）
ｔ＝√（２（Ｒ・ｒ）／ｇ）
Ｒ：ロータの半径（ｍ）
ｒ：ロータの軸半径（ｍ）
ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ^２）
【００４３】
これは図８に示すロータリフィーダの概略断面図（ロータ５１の回転軸に対して垂直な平面で切断した断面図）のように、ロータ５１の直径を２Ｒ、ロータ５１内の回転軸の軸径を２ｒとしたときに、ロータ５１内の回転軸付近の現像剤が、自由落下によりロータ外に達する前に、羽根が排出孔５７の開口部を通過しないように、開口幅Ｗ１を設定することである。開口幅Ｗ１をこの式以下にすると、現像剤が、排出しきれない恐れがある。但し、実際には、前述したようにロータ５１の羽根の回転の力が加わるため、Ｗ１より、やや狭くても現像剤を排出することは可能である。
【００４４】
以上のように、ロータリフィーダ５０の排出孔５７の開口部の中心（両端部ａ１，ｂ１間の中心点）位置や幅Ｗ１を設定することにより、ロータリフィーダ５０のシール性が高まり、圧力が確実に現像剤に伝わり、現像剤を効率よく搬送することができる（エネルギー効率の向上）と共に、現像剤収納部４０へのエア漏れ量が大幅に低減される。さらに、ロータリフィーダ５０の容積効率が高まるため、現像剤の搬送効率（現像部への搬送量／ロータリフィーダの大きさ）も高まるという効果が得られる。
【００４５】
また、以上の説明では、ロータリフィーダ５０の排出孔５７の開口部の中心位置や幅について説明したが、ロータリフィーダ５０の流入孔５６の開口部を、ロータ５１の回転軸から引いた鉛直方向の中心線ｃに対して該ロータ５１の回転方向下流側にずらした（シフトさせた）位置に設けてもよい。すなわち、図３の例のように、ロータ５１の回転軸に対して垂直な断面で切断したときに、ロータリフィーダ５０の流入孔５６の開口部の中心（開口部の両端部間の中心点）を、ロータ５１の回転軸から引いた鉛直方向の中心線ｃに対して該ロータ５１の回転方向下流側にずらした（シフトさせた）位置に設けることにより、ロータリフィーダ５０のシール性がさらに高まり、圧力が確実に現像剤に伝わり、現像剤をより効率よく搬送することができると共に、現像剤収納部４０へのエア漏れ量が大幅に低減される。
【００４６】
［画像形成装置の実施例］
次に以上に説明した本発明の現像装置を装備する画像形成装置の構成例を説明する。
図１１は、本発明の一実施例示す画像形成装置の概略構成図である。
同図において画像形成装置１００は、装置本体のほぼ中央部に中間転写ベルト４と４個の１次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋとを有する中間転写ユニット６を備えている。中間転写ベルト４の下面と対向する位置には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に対応した作像部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが中間転写ベルト４の走行方向と平行して配置されている。各作像部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外は同一構造であり、それぞれ潜像担持体としての感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋと、各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋの周囲に配設された図示しない帯電手段、図示しない露光部、現像装置３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋ、図示しないクリーニング手段等を有している。
なお、図１１は画像形成装置本体の上部に原稿画像の読取部（スキャナ）８０を設置したカラー複写機の構成例であるが、さらに通信機能を持たせて外部回線（電話回線、光回線）やローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）等と接続すれば、複写機、プリンタ、ファクシミリの機能を有するデジタルカラー複合機の構成となる。
【００４７】
図１１において、各作像部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋは図示しない駆動部によって図において時計回り方向に回転駆動され、図示しない帯電手段により表面を一様に帯電された後に、図示しない露光部から発せられたレーザ光等によって露光されることにより、装置本体の上部に設けられた画像読取部８０において読み取られた原稿画像（あるいは外部回線やＬＡＮ等を介して入力された画像情報）に基づいた静電潜像がその表面上に形成される。各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋ形成された静電潜像は各現像装置３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋ（図１の現像装置３のの現像部１０）により現像されることにより所望のトナー像へと可視像化され、このトナー像は各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋの表面が中間転写ベルト４を介して各１次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋとの対向部に達した際に、各１次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋの作用によって中間転写ベルト４上に順次１次転写される。
【００４８】
各１次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋは、それぞれ中間転写ベルト４を各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成しており、各１次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋにはトナーとは逆極性の転写バイアスが印加される。中間転写ベルト４が図１１の矢印方向に走行して各１次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋの１次転写ニップを順次通過することにより、各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋ上の各色のトナー像が中間転写ベルト３上に重ねて１次転写される。１次転写後、各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋの表面が図示しないクリーニング手段との対向位置に達すると、クリーニング手段の作用により各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋの表面上に残存した未転写トナーが回収される。クリーニング後、各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋの表面は図示しない除電装置により電位を初期化され、一連の作像プロセスが終了する。
【００４９】
装置本体２の下部には給紙部７０が配設されており、給紙部７０には記録媒体で有る複数枚の転写紙Ｐが収納されている。この転写紙Ｐは、上記の作像プロセスの開始にタイミングを合せて、給紙ローラ７１と図示しない分離部材（分離ローラ、分離パッド等）により１枚ずつ分離給送され、給送された転写紙Ｐはレジストローラ対７２で一時停止され、斜めずれを修正された後に所定のタイミングで２次転写ニップに向けて給送される。
また、上記の作像プロセスで各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト４は、２次転写ローラ７３との対向位置である２次転写ニップに到達する。そして中間転写ベルト４上に形成されたカラートナー像は、２次転写ニップ位置に搬送された転写紙Ｐ上に転写される。
【００５０】
２次転写ニップ位置においてカラー画像を転写された転写紙Ｐは定着装置７４へと搬送され、定着装置７４の加熱ローラ及び加圧ローラによる熱と圧力とにより転写紙表面に転写されたカラー画像が定着される。定着を終えた転写紙Ｐは、排紙ローラ対７５により装置本体上面に形成された排紙部７６へと排出され積載される。このようにして画像形成装置における一連の画像形成プロセスが完了する。
【００５１】
なお、以上の実施例では、画像形成装置としてカラー複写機（またはカラー複合機）を例に挙げて説明したが、前述の本発明の現像装置は、作像部が一つのみのモノクロ画像形成装置に適用することができることは言うまでもない。
【００５２】
本発明の画像形成装置では、現像手段として前述した構成の現像装置３を備えたことにより、現像剤の循環、混合、攪拌、帯電の安定化が図れるため、画質や画像濃度の安定化を図ることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ：作像部
２（２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋ）：感光体ドラム（潜像担持体）
３（３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋ）：現像装置
４：中間転写ベルト
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋ：１次転写ローラ
６：中間転写ユニット
１０：現像部（現像器）
１１，１２：搬送スクリュ１１，１２
１３：現像ローラ
１４：ドクタブレード
１５：ケーシング
２０：トナーカートリッジ
２１：モータ
２２：トナー補給路
３０：循環路
３１：空気供給路
３２：輸送管（循環路）
４０：現像剤収容部
４１：攪拌スクリュ
４２：撹拌羽根
４３：現像剤流入口
４５：モータ
５０：ロータリフィーダ
５１：ロータ
５１ａ：回転軸
５１ｂ、５１０〜５１２：羽根
５２：継手管路
５３：モータ
５５：ステータ
５６：流入孔
５７：排出孔
７０：給紙部
７１：給紙ローラ
７２：レジストローラ対
７３：２次転写ローラ
７４：定着装置
７５：排紙ローラ対
７６：排紙部
８０：画像読取部
１００：画像形成装置
Ｐ：転写紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】特許第３７３４０９６号公報
【特許文献２】特許第３３４９２８６号公報
【特許文献３】特開平１１−１４３１９６号公報
【特許文献４】特開２００７−１９３３０１号公報
【特許文献５】特開２００８−２９９２１７号公報
【特許文献６】特開２００８−３５６１号公報
【図１】
2010282040.tif 000003
【図２】
2010282040.tif 000004
【図３】
2010282040.tif 000005
【図４】
2010282040.tif 000006
【図５】
2010282040.tif 000007
【図６】
2010282040.tif 000008
【図７】
2010282040.tif 000009
【図８】
2010282040.tif 000010
【図９】
2010282040.tif 000011
【図１０】
2010282040.tif 000012
【図１１】
2010282040.tif 000013